Спосіб визначення ККД насоса відноситься до гидромашиностроению, авіаційно-космічної техніки і може бути використаний для експериментального визначення ККД насосів. Спосіб полягає в тому, що за допомогою досліджуваного насоса прокачують фіксований обсяг робочого тіла через теплоізольований замкнутий гідравлічний контур з регульованим дроселем і розширювальним бачком. У кожному випробуванні вимірюють перепад тиску на насосі і температуру робочого тіла на вході в насос протягом фіксованого проміжку часу. При цьому ККД досліджуваного насоса обчислюють за розрахунковою формулою з урахуванням попереднього визначення значень: гідравлічного опору замкнутого гідравлічного контуру, маси робочого тіла в обсязі контуру, маси матеріалу замкнутого гідравлічного контуру, також в кожному випробуванні вимірюють частоту обертання валу досліджуваного насоса. Винахід направлено на спрощення системи вимірювання стендів для випробування насосів, підвищення точності визначення ККД насосів і забезпечення можливості проведення діагностики насосів різного типу в процесі експлуатації без демонтажу з об'єктів. 1 мул.
Винахід відноситься до гидромашиностроению, авіаційно-космічної техніки і може бути використано для експериментального визначення ККД насосів.
Відомий "Спосіб діагностики об'ємних гідромашин" (патент РФ 2027907 від 29.08.91), в якому вимірюють перепад тиску в лініях високої професійності і низького тиску гідромашини, вимірюють різницю температур робочої рідини між потоком витоків і потоком в лінії низького тиску, визначають величину витрат в одному з потоків, який об'єднують з потоком витоків, контролюють температуру робочої рідини. Для визначення загального і об'ємного ККД гідромашини визначають величину витрат витоків, яка обчислюється з умови теплового балансу потоку, що надходить до гідромашині, і потоку, що надходить на злив після об'єднання з потоком витоків.
Недоліком даного способу є необхідність застосування додаткового насоса для заповнення витрати робочої рідини гідромашини, конструктивна складність організації відбору витрати витоків робочої рідини в умовах експлуатації гідравлічних машин, низька точність непрямого визначення величини витрати надлишкового витрати робочої рідини додаткового насоса і величини витрати робочої рідини гідромашини на основі використання рівнянь теплового балансу змішуються потоків робочої рідини.
Найбільш близьким технічним рішенням до заявляється способу є "Спосіб діагностування технічного стану насоса" (авт. Св. СРСР 1513196 від 17.10.86), в якому вимірюють перепад тисків на насосі, температуру рідини на вході в насос, виробляють прокачування фіксованого обсягу рідини через байпасну магістраль з регульованим дроселем, встановлюють однаковими перепад тиску і кількість циклів прокачування. В якості діагностичного параметра приймають приріст температури на вході в насос після заданого числа циклів прокачування.
Основним недоліком даного способу є те, що діагностування ведеться без урахування тепловідведення в навколишнє середовище, що знижує точність діагностування, при цьому параметр діагностування, приріст температури не відображають безпосередньо головну енергетичну пропонованого технічного рішення характеристику насоса - його ККД.
Завданням винаходу є підвищення точності визначення ККД насоса з можливістю проведення випробувань безпосередньо в процесі його експлуатації без демонтажу з об'єкта і спрощення системи вимірювання випробувальних стендів.
Для вирішення даної технічної задачі в відомому способі визначення коефіцієнта корисної дії (ККД) насоса, що полягає в тому, що по замкнутому гідравлічному контуру за допомогою досліджуваного насоса прокачують фіксовану кількість робочого тіла, вимірюють перепад тиску на насосі і температуру робочого тіла на вході в насос в протягом фіксованого проміжку часу, новим є те, що замкнутий гідравлічний контур теплоизолируют, визначають гідравлічний опір замкнутого гідравлічного контуру, ма ССУ робочого тіла в обсязі замкнутого гідравлічного контуру, масу матеріалу замкнутого гідравлічного контуру, також в процесі випробування вимірюють частоту обертання валу насоса, а ККД досліджуваного насоса визначають за формулою:
де П - технічна характеристика замкнутого гідравлічного контуру;
р - перепад повного тиску на насосі, Па;
Т - підігрів робочого тіла, град, Т = Ткон -Тнач;
t - час проведення випробувань, з, t = tкон -tнач;
індекси - "кон" і "поч" - відповідають вимірюється параметрами в моменти початку і закінчення випробування насоса; при цьому П визначають за формулою:
де F2 - площа перетину вихідного патрубка досліджуваного насоса, м 2;
- коефіцієнт гідравлічного опору замкнутого гідравлічного контуру;
рж - щільність робочого тіла, кг / м 3;
Мж - маса робочого тіла в обсязі замкнутого гідравлічного контуру, кг;
СРЖ - теплоємність робочого тіла, Дж / кг град;
Мтр - маса матеріалу замкнутого гідравлічного контуру, включаючи корпус насоса, кг;
СРТР - теплоємність матеріалу, з якого виготовлені елементи замкнутого гідравлічного контуру, Дж / кг град.
На кресленні зображена схема замкнутого гідравлічного контуру з досліджуваним насосом, що реалізує запропонований спосіб визначення ККД насоса.
Замкнуте гідравлічний контур 1 містить досліджуваний насос 2, вхідний патрубок 3, вихідний патрубок 4, регульований дросель 5, розширювальний бачок 6. На вхідному патрубку 3 встановлений датчик 7 температури (Т) і штуцер 8 відбору тиску робочого тіла з входу в насос 2. На вихідному патрубку 4 встановлений штуцер 9 для відбору тиску робочого тіла з виходу насоса 2. до штуцера 8 і штуцера 9 підключений датчик 10 диференціального тиску для вимірювання перепаду повного тиску (р) на насосі 2. Замкнуте гідравлічний контур 1 має крани 11 і 12. Кран 11 сл ужіт для заповнення замкнутого гідравлічного контуру 1 фіксованим обсягом робочого тіла, а кран 12 - для зливу робочого тіла із замкнутого робочого контуру 1. На валу насоса 2 встановлений датчик 13 частоти обертання. Вихідні електричні сигнали датчика 7 температури, датчика 10 диференціального тиску і датчика 13 частоти обертання валу насоса 2 надходять на обчислювальний пристрій 14, кероване задатчиком 15 часу. Замкнуте гідравлічний контур 1 разом з корпусом насоса 2, з вхідним 3 і вихідним 4 патрубками, з корпусом регульованого дроселя 5, з корпусом розширювального бачка 6 покриті теплоізоляційним матеріалом 16.
Спосіб визначення ККД насоса здійснюється наступним чином.
Шляхом автономної проливки замкнутого гідравлічного контуру 1 робочим тілом від штуцера 9 відбору тиску з виходу з насоса 2 до штуцера 8 відбору тиску з входу в насос 2 визначають коефіцієнт гідравлічного опору (*) замкнутого гідравлічного контуру 1. Замкнуте гідравлічний контур 1 під'єднують до досліджуваного насоса 2 . Шляхом зважування визначають масу (МТР) замкнутого гідравлічного контуру 1, включаючи масу насоса 2. За допомогою кранів 11 і 12 заповнюють замкнутий гідравлічний контур 1 і досліджуваний насос 2 фіксованим б'ем робочого тіла. Визначають масу робочого тіла (МЗ) в обсязі замкнутого гідравлічного контуру 1. Обчислюють технічну характеристику (П) замкнутого гідравлічного контуру 1 по формулі:
де ж. СРЖ, СРТР - табличні значення відповідно: щільності і теплоємності робочого тіла, а також теплоємності матеріалу, з якого виготовлені елементи замкнутого гідравлічного контуру;
- коефіцієнт гідравлічного опору замкнутого гідравлічного контуру;
F2 - площа перетину вихідного патрубка досліджуваного насоса, м 2;
Мтр - маса замкнутого гідравлічного контуру, включаючи масу досліджуваного насоса, кг;
Мж - маса робочого тіла в обсязі замкнутого гідравлічного контуру, кг.
Знайдені значення. Мж, Мтр і П заносять в "Паспорт" замкнутого гідравлічного контуру.
Визначивши технічну характеристику (П) замкнутого гідравлічного контуру, останній теплоизолируют, включаючи корпус насоса 2, регульований дросель 5 і розширювальний бачок 6, теплоізоляційним матеріалом 16. Після проведення зазначених операцій включають привід досліджуваного насоса 2. Момент виходу насоса 2 на стаціонарний режим роботи фіксується задатчиком 15 часу як початковий момент (tнaч). При цьому задатчиком 15 часу подається команда на включення обчислювального пристрою 14 в режим безперервної реєстрації вихідних сигналів з датчика 7 температури, датчика 10 диференціального тиску і датчика 13 частоти обертання валу насоса 2. Через заданий проміжок часу t в момент tкон (t = tкон -tнач ) по сигналу задатчика 15 часу обчислювальний пристрій 14 виводить на екран монітора певне в темпі проведення випробування значення ККД досліджуваного насоса 2, що обчислюється за формулою:
де р - осредненное за час t значення перепаду повного тиску на досліджуваному насосі;
Т = Ткон -Тнач - підігрів робочого тіла на вході в насос за час t.
Тривалість t випробування насоса задається з умови забезпечення надійного вимірювання підігріву робочого тіла Т і визначається точністю застосовуваних при дослідженні насоса засобів вимірювання.
При випробуванні досліджуваного насоса відбувається нагрів робочого тіла в обсязі замкнутого гідравлічного контуру за рахунок тепловиділення в каналах насоса і в елементах замкнутого гідравлічного контуру. Причому темп наростання T / t виявляється обернено пропорційний ККД насоса, який, в свою чергу, визначається технічним станом насоса. Теплоізоляція замкнутого гідравлічного контуру спільно з корпусом насоса дозволяє практично уникнути тепловідведення з системи в навколишнє середовище і тим самим підвищити точність визначення ККД насоса. Розширювальний бачок в системі замкнутого гідравлічного контуру забезпечує нормальну роботу насоса при випробуванні і запобігає збільшенню тиску в замкнутому гідравлічному контурі за рахунок термічного розширення робочого тіла при підігріві. Якщо виміряне в даному випробуванні значення ККД насоса виявиться нижче допустимого значення при зафіксованої в ході випробування частоті обертання валу насоса, то це свідчить про необхідність припинення експлуатації насоса.
Застосування запропонованого способу визначення ККД насоса істотно спрощує системи вимірювання стендів для випробування насосів, підвищує точність визначення ККД насосів, а також дає можливість проводити діагностику насосів різного типу в процесі експлуатації без демонтажу з об'єктів.
Спосіб визначення коефіцієнта корисної дії (ККД) насоса, що полягає в тому, що по замкнутому гідравлічному контуру за допомогою досліджуваного насоса прокачують фіксовану кількість робочого тіла, вимірюють перепад тиску на насосі і температуру робочого тіла на вході в насос протягом фіксованого проміжку часу, який відрізняється тим , що замкнутий гідравлічний контур теплоизолируют, визначають гідравлічний опір замкнутого гідравлічного контуру, масу робочого тіла в обсязі замкнутого гідравлічного го контуру, масу матеріалу замкнутого гідравлічного контуру, також в процесі випробування вимірюють частоту обертання валу насоса, а ккд досліджуваного насоса визначають за формулою
де П - технічна характеристика замкнутого гідравлічного контуру;
р - перепад повного тиску на насосі, Па;
Т - підігрів робочого тіла, град, Т = Ткон -Тнач;
t - час проведення випробувань, сек, t = tкон -tнач;
індекси - "кон" і "поч" - відповідають вимірюється параметрами в моменти початку і закінчення випробування насоса, при цьому П визначають за формулою
де F2 - площа перетину вихідного патрубка досліджуваного насоса, м 2;
- коефіцієнт гідравлічного опору замкнутого гідравлічного контуру;
ж - щільність робочого тіла, кг / м 3;
Мж - маса робочого тіла в обсязі замкнутого гідравлічного контуру, кг;
СРЖ - теплоємність робочого тіла, Дж / кг град;
Мтр - маса матеріалу замкнутого гідравлічного контуру, включаючи корпус насоса, кг;
СРТР - теплоємність матеріалу, з якого виготовлені елементи замкнутого гідравлічного контуру, Дж / кг град.